论文题目: 基于经验模态分解法的滚动轴承故障诊断系统研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械制造及其自动化
作者: 曾海平
导师: 丁启全,杨将新
关键词: 滚动轴承,故障诊断,经验模态分解,希尔伯特变换,信号延拓
文献来源: 浙江大学
发表年度: 2005
论文摘要: 滚动轴承是旋转机械中最常用的部件之一,但却是易损件,许多旋转机械中的故障都与滚动轴承有关。因此,研究滚动轴承的故障诊断技术具有十分重要的意义。在分析了传统滚动轴承的振动信号处理方法的基础上,将经验模态分解法(EMD)应用到滚动轴承的故障诊断中来。本文研究了该方法的基本原理,研究了该方法产生的端点效应,提出了改进的信号延拓技术;采用Matlab和Visual Basic混合编程的方式开发了基于经验模态分解法的滚动轴承故障诊断的原型系统;以仿真信号和实验数据进行分析,验证了该方法有效性。本文的主要研究内容如下: 第一章论述了滚动轴承故障诊断技术的研究意义;分析了滚动轴承故障诊断在国内外的发展现状和常用的滚动轴承分析方法;最后,提出了本文的研究内容,并给出论文的总体框架。 第二章阐述了滚动轴承的几种主要的失效形式,通过滚动轴承的旋转机制和动力学分析,给出了特征频率的计算公式,然后分析了滚动轴承中常见失效的振动特点,最后介绍了常用的滚动轴承振动诊断方法。 第三章介绍了经验模态分解方法和希尔伯特变换的基本原理;最后,通过对仿真振动信号进行EMD和小波分解分析比较,验证了该方法分析非平稳信号的有效性。 第四章研究了EMD方法中产生的一个重要的问题——端点效应,论述了几种端点延拓技术,并提出了改进的偶延拓端点延拓方法。 第五章研究了基于经验模态分解法的滚动轴承故障诊断方法的具体实施流程。研究了中值滤波技术在滚动轴承振动信号预处理中的应用;最后应用所拟定的新方法对实际的滚动轴承振动信号进行了分析,并取得了较好的效果。 第六章结合Matlab和Visual Basic的优点,采用混合编程的方式开发了基于EMD的滚动轴承故障诊断系统的原型系统。 第七章对全文进行总结,并对今后的工作提出了展望。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 滚动轴承故障诊断技术的研究意义
1.2 滚动轴承故障诊断技术在国内外的发展现状
1.2.1 国外的发展状况
1.2.2 国内的发展状况
1.3 滚动轴承常用故障诊断方法
1.4 振动分析方法
1.5 经验模态分解法
1.6 本课题的主要研究内容
1.7 本章小结
第二章 滚动轴承常见故障及其诊断技术
2.1 概述
2.2 滚动轴承故障的基本形式
2.3 滚动轴承振动信号的特征
2.3.1 滚动轴承的旋转机构
2.3.2 滚动轴承的固有振动频率
2.3.3 滚动轴承的故障特征频率
2.4 滚动轴承的振动信号特点
2.5 滚动轴承的振动诊断技术
2.6 小结
第三章 经验模态分解法和希尔伯特变换
3.1 概述
3.2 经验模态分解法的基本原理
3.2.1 本征模函数
3.2.2 EMD方法的分解过程
3.3 Hilbert谱
3.3.1 希尔伯特变换的基本原理
3.3.2 基于EMD的Hilbert变换
3.4 EMD和小波变换的仿真振动分析比较
3.4.1 小波变换简介
3.4.2 仿真信号分析
3.5 小结
第四章 端点效应和信号延拓技术
4.1 概述
4.2 端点效应对EMD分解和Hilbert谱的影响
4.3 信号序列偶延拓
4.3.1 信号序列偶延拓原理
4.3.2 仿真信号的偶延拓分析
4.3.3 信号偶延拓方法改进
4.4 信号序列周期延拓
4.4.1 信号周期延拓原理
4.4.2 仿真信号周期延拓分析
4.5 信号序列镜像延拓
4.4.1 信号序列镜像延拓原理
4.5.2 仿真信号镜像延拓分析
4.6 小结
第五章 基于EMD的滚动轴承诊断
5.1 概述
5.2 基于中值滤波技术的EMD分解
5.2.1 中值滤波原理
5.2.2 仿真振动信号分析
5.3 数据采集系统简介
5.4 滚动轴承故障振动分析
5.5 小结
第六章 基于EMD的滚动轴承故障诊断系统的原型系统
6.1 概述
6.2 开发工具简介
6.2.1 Matlab
6.2.2 Visual Basic
6.3 Matlab与Visual Basic接口实现的方法
6.4 软件系统基本功能介绍
6.4.1 软件系统的功能模块
6.4.2 系统主界面
6.4.3 振动信号常规分析界面
6.4.4 振动信号EMD分析界面
6.5 小结
第七章 结论与展望
7.1 全文总结
7.2 未来展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及参与项目
致谢
发布时间: 2005-10-08
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